Отведение очищенной воды после биореактора в грунт при помощи фильтрационных сооружений — самое экологичное, естественное, подсказанное природой и здравым смыслом решение по утилизации бытовых сточных вод. При благоприятных климатических и гидрогеологических условиях почвенная фильтрация должна быть приоритетным способом водоотведения, это отражено в большинстве зарубежных норм. Отечественные же обновлённые нормативы (санитарные правила вместо СНиПов 80-х годов) о способах утилизации очищенной воды стыдливо умалчивают.

Вообще словосочетание «очистка сточных вод» — исключительно человеческое изобретение. В природе нет такого понятия, но есть другие: трансформация, круговорот веществ, расщепление и синтез. Наша задача – вернуть позаимствованные вещества в биосферу, изъяв и переработав то, что может нанести ей вред. Именно для этого используются локальные очистные сооружения биологической очистки, служащие средством трансформации трудноразлагаемых веществ в биодоступные.

Пределы эффективности биологической очистки

Необходимо знать, что биологическая очистка даже в самом совершенном сооружении (аэротенке) имеет свои пределы, хорошо известные специалистам. Никакие технологические навороты, кроме обратного осмоса или мембранных технологий, что для обычного частника космически дорого, не дадут на выходе из аэротенка родниковую воду. Большая часть загрязнений от обычного частного дома разлагается в автономных очистных до простейших составляющих. В очищенной воде почти не содержится органики, присутствуют небольшие концентрации взвешенных веществ, нитратов, нитритов, фосфатов, микроэлементов. Все остальное «оседает» вместе с отработавшей свое микробной массой (избыточным илом) в отстойнике. Азот и фосфор являются ценными биогенными элементами, задействованными в большом количестве естественных природных процессов. Лучше всего они усваиваются растениями и почвенными микроорганизмами.

Для того, чтобы все вещества, содержащиеся в очищенной воде, вернулись в природный цикл оптимальным образом, максимально задержавшись и используясь почвенной экосистемой, подбираются сооружения почвенной фильтрации. При этом необходимо правильно выбрать:

• тип сооружения по преобладающему уровню грунтовых вод и составу грунтов,
• величину гидравлической нагрузки на почву.

Фильтрующая способность почв

На фильтрующую способность почвы влияет ее пористость, наличие трещин и каналов.

Высокая фильтрующая способность у песчаных, супесчаных, гравелистых почв. Вода проходит такие грунты, почти не задерживаясь, создавая опасность загрязнения грунтовых вод. Мелкопористые и тяжелые глинистые, суглинистые почвы  задерживают воду, при этом она почти не аэрируется, что замедляет процесс самоочищения. «Золотой серединой» признана пористость почвы в пределах 60-65%. Но это не значит, что песчаные или глинистые почвы непригодны для утилизации очищенной воды, нужно лишь учитывать эти факторы и использовать определенные приёмы и конструкции при обустройстве фильтрационных сооружений. Об этом можно будет прочитать в следующей статье.

Необходимо понимать, что основным «оборудованием» утилизации и доочистки сточных вод является не водоотводящая конструкция (фильтрационный колодец, кассета, насыпь, фильтрационное поле — сеть перфорированных труб и т.п.), а сама почва, на глубине от 1 до 4-6 м. Человеку необходимо соорудить лишь интерфейс для оптимального распределения воды в толще земли. Основной принцип доочистки и утилизации воды в почве все тот же, биологический.

Если суммировать поверхность всех частиц, содержащихся в 1 кубометре природной почвы, то получится площадь более 10 Га. При благоприятных условиях вся эта площадь заселяется микроорганизмами, образующими биоплёнку.

Как происходит доочистка в почве

Процесс биологической доочистки сточных вод в грунте делится на два периода: созревание фильтрующего слоя и биохимическое окисление загрязнений. В первом периоде (длится до 1 года) происходит наращивание биоплёнки за счёт задержания между частицами грунта остаточных взвесей, коллоидных веществ, органики, вода механически фильтруется, окончательно освобождаясь от примесей. После накопления достаточного объёма микробной биомассы начинается второй период доочистки. Размножаются микроорганизмы, которые перерабатывают накопленные вещества, преобразовывая их в гумус – плодородный слой почвы.

В отличие от биологической очистки в аэротенках (автономных, локальных очистных сооружений), в толще почвы происходит и обеззараживание воды. При распределении воды в толще природного грунта глубже 50…60 см от поверхности нарушается цикл развития гельминтов, их яйца служат пищей для почвенного биоценоза (микроорганизмов, водорослей, грибов, клещей). Патогенные микроорганизмы, которые являются нормальными обитателями подвергнутых очистке в аэротенке сточных вод,  также не способны жить в толще почвы.

Преимущества почвенной фильтрации

При утилизации очищенной воды методом почвенной фильтрации: 

• исключается загрязнение водоемов и водотоков, поверхностных слоев почвы,
• соблюдаются требования санитарно-гигиенического законодательства,
• в почве увеличивается количество углекислоты — это положительно сказывается на фотосинтезе растений,
• почва насыщается биодоступными микроэлементами,
• растёт биологическая активность, воздухопроницаемость, влажность, плодородие почвы.

Основная работа по доочистке воды совершается в нижних непромерзающих слоях грунта, поэтому смена сезонов работе почвенной доочистки не помеха. Воздуха в почве на глубине до 6 м достаточно для протекания процессов окисления, лежащих в основе биодеградации. Поступление в толщу грунта кислорода происходит по многочисленным порам, с помощью так называемого «дыхания почвы», когда из-за разности концентраций (диффузии) газообразные продукты окисления поступают на поверхность – туда, где их концентрация ниже, а кислород, концентрация которого в почве ниже, наоборот перемещается вглубь.

Итак, основные задачи человека перед устройством фильтрационного сооружения:

• оценка фильтрующей способности грунтов,
• определение уровня грунтовых вод,
• выбор соответствующей конструкции, наиболее выгодным образом распределяющей воду в толще природного биореактора – почвы. Об этом можно будет прочитать в следующих статьях.

Отведение стоков при высоком уровне грунтовых вод

В тех случаях, когда устройство почвенного поглотителя невозможно (слишком маленькая площадь участка рядом с очистной установкой, очень высокий уровень грунтовых вод (менее 1 метра), абсолютная водонепроницаемость почвы (например, скалистые грунты) и пр.), уже можно воспользоваться плодами инженерной мысли – установить оборудование доочистки, имитирующее процессы, происходящие в почве.

Это блок доочистки на биоплёнке и обязательно – блок обеззараживания (проточная УФ-лампа). Естественно, это дороже почвенного поглощения. После данного оборудования можно сбрасывать очищенную воду на рельеф (в канаву, например) или в водные объекты. Недобросовестные производители иногда предлагают сбрасывать очищенную воду в канаву или водоём без применения доочистки, сразу после чудо-очистных, якобы дающих на выходе питьевую воду. Но чудес не бывает, к тому же, российские нормы в части водоочистки очень суровы, поэтому и доочистка, и обеззараживание (при сбросе в канаву, водоём) нужны после любой установки биологической очистки, даже самой высокотехнологичной, увешанной трубочками и лампочками. Если вместо этого есть возможность использовать внушительный объем почвы под вашим газоном, грядками, дорожками, нужно пользоваться этим подарком природы, поддерживая круговорот веществ и с гордостью именуя свой дом и участок экологически чистыми.

Часть 2. Правила расчёта и подбора сооружений почвенной доочистки. Определение водопроницаемости грунта.

Часть 3. Сооружения почвенной доочистки.